激光测距技术国内外研究现状

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从首台激光测距仪诞生以来，激光测距已经取得了很大的发展。军用激光测距仪目前已

发展到了第三代，第一代是科达利1型为代表的激光测距仪，由美国休斯飞机公司研发。随着激光技术的发展，红宝石激光器逐渐被近红外钕激光器所取代，后者更为小巧、灵活，激光接收器件也由硅光电二极管或雪崩二极管代替了之前的光电倍增二极管。然后发展到了第二代，其采用的激光器以Nd:YAG为工作物质，上世纪80年代，激光测距仪开始朝着小型化、低成本、手持式发展，激光测距仪被大量生产 [ ]。随着人们对安全的重视日益提高，对人眼安全的要求被提了出来，于是第三代激光测距仪由此诞生[ ]。有了对人眼安全的条件，激光测距仪开始逐渐向民用领域发展。位于美国的施瓦兹光电公司曾设计了一套自动激光测距测高系统，这套系统被大范围投入到美国公路使用，极大的降低了交通事故的发生率[ ]。21世纪以来，激光测距系统的可靠性和安全性越来越受到人们的重视，随着科技的迅速发展，激光测距技术越来越成熟 [ ]。43103

相比较而言，我国对于激光测距技术的研究，起步相对较晚。国内首台激光测距仪诞生于1975年，它是由武汉地震大队和北京光学研究所共同研制的，采用的是气体激光器，具有良好的性能，对我国的大地测量和地震预报起到了很大的作用。在1996年，中科院上海光学精密机械研究所成功研发了一款新型的脉冲激光测距仪，它功耗较低，易于携带，而且对人眼安全。中国计量学院于2008年成功研制出了一款脉冲式激光测距机，激光器的工作物质为半导体，测距系统采用了恒比定时鉴别技术以及时间放大技术，具有小型化、精度高的特点，便于携带，精度可达±7cm[ ]。随着科学技术的发展，激光测距仪的除了具有对人眼安全、高精度、低功耗、便携等特点，还在朝着数字化、智能化的趋势发展论文网。

对回波信号的探测和处理是脉冲激光雷达测距系统工作中的一个很重要的部分。最初的激光雷达仅记录回波信号的一个脉冲，随着技术的发展，后来出现了数字化全波形激光雷达。数字化全波形的激光雷达系统通过对回波波形进行数字化处理，记录整个回波信号的波形，其信息含量极为丰富。W.Wagner等分析了从单脉冲到全波形机载激光扫描仪的潜力及其面临的挑战，探讨了物理测量过程，解释了分散的目标如何使发射脉冲变形-751`文~论^文.网www.751com.cn[ ]，全波形技术可进行地形、自然或人造物品的三维重建。C.Mallet对全波形机载激光扫描仪原理和特点进行了阐述，全波形激光扫描仪允许对回波的所有波形进行数字化处理，全波形激光雷达的数据为终端用户提供了更多的可控性以及更多关于目标结构和照射表面后向散射特征的信息[ ]。Ari Kilpelä等提出了一种基于恒比定时的电路，用于脉冲激光测距的时间拾取，并对其漂移误差进行了测试和讨论，结果表明，可通过增加时刻比较器的带宽和减少发射激光的脉宽来降低漂移误差[ ]。Ruitong Zheng等于2012年在实际条件下分析了恒比定时鉴别方法，提出了一种可减小直流偏差的放大方法，实验结果表明，时刻鉴别器可将时刻点设定在回波脉冲的某一固定点上，不受回波幅值的影响[ ]。应欢等于2014年提出了一个时刻鉴别方法，此方法可以提高脉冲激光测距仪的测量精度，并且可减少由于回波脉冲幅值变化以及脉冲上升沿延时带来的误差；同时还设计了一套测量装置，用于对时间间隔的高精度测量，这种装置可减少电子器件带来的延时误差，并且系统的成本较低，精度可达±15cm[ ]。岱钦等设计了一种时间间隔的高速精密测量系统，用于脉冲激光测距；分析比较了前沿时刻鉴别法、高通容阻时刻鉴别法以及恒比定时时刻鉴别法的漂移误差，设计的零点检测时刻鉴别模块，对于减少非线性误差很有效果，系统可高速稳定的测量，并且其线性度较好[8]。